工作流引擎在工程項目管理系統中的應用與研究

韋瀛寰（廣西軟件評測中心,南寧 530022）

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工作流引擎在工程項目管理系統中的應用與研究

韋瀛寰
（廣西軟件評測中心,南寧 530022）

摘 要：文章對工程項目管理系統的特點及設計要求進行分析，對工作流引擎應用于該類系統的必要性進行簡述。闡述了工作流管理系統結構及工作流引擎組成，著重介紹工作流組件、工作流表、工作流實例表、工作流相關類等關鍵要素的設計，并以一個典型流程模型為例，給出工作流模型定義數據庫的一個實現過程。對以工作流引擎為核心的工程項目管理系統功能模塊進行設計劃分。

關鍵詞：項目管理系統；工作流引擎；應用與研究

1 工程項目管理系統特點

工程項目管理系統中，項目管理通常為每個項目分為"項目銷售管理、招投標管理、合同與技術管理、施工準備管理、施工過程管理、竣工驗收管理、竣后服務管理"這七個業務階段［1］，每業務階段均有可能需要交叉引用之前的數據，其中各個業務階段均涉及眾多的參與人員及角色，并且還需要考慮系統作為開放式平臺，為多個工程公司提供系統功能服務。在日常的工程項目管理中，各個業務階段的大部份環節屬于流程類工作，比如開工審批、采購審批等。一般過程是由基層業務人員發起申請，部門主管接受申請，審查后提交上一級領導，最終由某級主管審查通過后再返回給基層業務人員。

傳統工程項目管理系統是基于事務管理及MIS的方式設計，該方式未將應用軟件與業務流程相分離，只是把業務流程混合事務管理編寫到工程項目管理系統中，由此造成的弊端是當組織機構或業務流程發生變化時，整個系統可能需要重新設計，或者需要對系統編碼進行大幅修改，修改難度大、軟件維護周期長。所以若仍使用事務管理及MIS的設計方式，已經不能支撐當前項目管理內在的協作性、高效性、實用性等要求。

為此，必須采用業務驅動及流程管控的模式來提高工程項目管理系統效能，使用工作流技術可以很好地實現該目的。在基于工作流技術的工程項目管理系統中，設計時將流程的生成、流轉邏輯、執行、監控、管理等工作實現代碼從具體業務中剝離獨立出來，形成專門的“工作流引擎”，設計人員在設計業務流程時僅需要關注業務流程本身的業務邏輯，完成業務邏輯設計后再調用工作流引擎實現業務具體流轉。當項目所在公司的組織機構、人員角色或業務流程發生變化時，僅需要修改業務邏輯后再綁定工作流引擎即可完成業務流程的維護，大大降低維護難度及維護周期。

圖1

2 工作流管理系統

2.1 引言

工作流管理系統（Workflow Management System, WFMS）是一個軟件系統，它完成工作流的定義和管理，并按照在計算機中預先定義好的工作流邏輯推進工作流實例的執行。

通常，工作流管理系統是指運行在一個或多個工作流引擎上用于定義、實現和管理工作流運行的一套軟件系統，它與工作流執行者（人、應用）交互，推進工作流實例的執行，并監控工作流的運行狀態。工作注引擎負責處理工作流管理系統的邏輯與流程控制。因此，工作流引擎是工作流管理系統的核心部分［2］。

一般而言，工作流引擎有如下三個階段：

（1）建立階段：主要考慮工作流過程和相關活動的定義和建模功能。

（2）運行階段：在一定的運行環境下，執行工作流過程，并完成每個過程中活動的排序和調度功能。

（3）人機交互階段：實現各種活動執行過程中用戶與應用工具之間的交互［3］。

2.2 工作流引擎的體系結構

如圖1所示，工作流引擎系統可分為以下三個部分：

（1）數據庫：用于持久化保存用戶數據，工作流數據等。

（2）Web服務器：分為兩部分，第一部分視圖模塊用于向用戶提供交互的接口，第二部分控制模塊用于向工作流引擎傳遞用戶的動作與數據。

（3）工作流引擎：作為整個工作流系統的核心部分，其分為以下幾個部分：

1）數據庫接口：負責與數據庫交互，向數據庫中讀寫數據；

2）用戶管理模塊：負責管理用戶的個人信息等數據，以及處理用戶的登錄及注冊等動作；

3）組管理模塊：負責管理用戶組，以及組成員的管理；

4）工作流管理與控制模塊：負責管理工作流，及控制其執行等操作；

5）組件及業務邏輯模塊：工作流由組件構成，組件及業務邏輯模塊負責管理組件及其業務邏輯。

2.3 系統的設計原則

為了保證系統的正確性和高效性，系統遵循以下設計原則：

（1）用戶必須先創建好工作流并提交后，才能對其組件的屬性進行設置修改。

（2）每個組件都有一個唯一的編號，此編號由前端生成，在任何地方均一致。

（3）在所有的組件中，只有choose組件能夠回退到工作流已執行過的結點。

3 工作流引擎關鍵要素設計

3.1 工作流組件

工作流中共有8種重要的組件：開始、結束、任務、子模塊、和匯聚、或匯聚、選擇觸發、并行觸發。

（1）開始組件（start）：表示一個工作流程的開始，在（系統或者人為）激活后，直接引起下一個工作的開始。

（2）結束組件（end）：表示一個工作流程的結束。通知項目負責人或者相關人員項目已經到達了完成狀態。

（3）任務組件（task）：用于定義工作流的單個工作項。任務組件對應單個輸入和單個輸出。

（4）子模塊組件（submodule）：用于定義工作流中的某個子過程，該子過程同樣可以看作是一個完整的工作流。子過程模塊的輸入將作為子過程中工作流的“起始”組件的輸入，子過程的輸出即其中的工作流的“結束”組件所傳遞的消息。

（5）和匯聚組件（and）：和匯聚組件允許多個消息來源的同時輸入，并在處理了多個消息來源后，來決策后續任務的執行與否。“和匯聚”組件只有在所有輸入的消息完全到達之后才能啟動后續步驟的執行。

（6）或匯聚組件（or）：該組件接受多個消息來源的同時輸入。當其中有一個消息到達的時候即可啟動后續任務。通常情況下，啟動后續任務之前，該模塊要主動停止其他沒有匯聚的任務。

（7）選擇觸發組件（choose）：接受一個消息來源，并產生多個潛在的后繼消息走向。選擇觸發有多個消息輸出路徑，其通常只能選擇后繼路徑中的一條路徑。

（8）并行觸發組件（parallel）：該組件一旦觸發，則可以同時開啟多個后續路徑同時執行操作。可同時開啟的路徑數目沒有限制，潛在的限制是系統運行時的承載能力和數據庫中相關字段的定義。

3.2 核心數據庫表設計

表1 工作流表（WorkFlow_Table）

表2 工作流實例表（Entity_Table）

圖2

表3 運行實例表（Entity_Table）

圖3

在工作流引擎中最重要的數據表為工作流表（WorkFlow_ Table），見表1及工作流實例表（Entity_Table）見表2，分別設計如下。

3.3 工作流運行實例樣例

以圖2所示典型流程模型，其工作流模型定義數據庫的一個實現樣例如表3：運行實例表Entity_Table（僅列出部份重要字段）

3.4 工作流相關類的設計

根據工程項目管理需求和數據庫表的結構，在系統中需要創建以下工作流引擎重要類。

3.4.1 組件類

組件類用來描述組件在內存中的實例（對象），與數據庫中的Entity_Table相對應，它的每一個實例都對應著Entity_Table中的一行。采用繼承的方式對組件類進行設計，所有組件及其繼承關系如圖3所示。

工作流中共有8種重要的組件：開始、結束、任務、子模塊、和匯聚、或匯聚、選擇觸發、并行觸發。其中子模塊組件是一個特殊的組件，是為強化工作流的邏輯視覺效果而添加的功能組件，因此在工作流引擎可不進行設計。為其它的7種組件設計了一個共同的基類BaseComponent。

（1）基類BaseComponent其成員變量與成員函數定義如下：

組件ID：組件的唯一標識符。

組件名稱：組件的名稱。

組件描述：對該組件的簡單描述。

觸發方式：組件開始的觸發方式（默認為自動開始）。

前驅后繼：記錄組件的前驅結點與后繼結點，用來描述工作流中的“箭頭”。

完成狀態：此組件所對應的實例的執行狀態，包含以下四種狀態：不滿足開始條件，滿足條件等待開始、正在運行、已完成。

Start（）：若組件的開始條件已滿足，則調用此函數將其狀態改成正在運行。

Over（）：若組件已執行完成，則調用此函數將其狀態改成已完成，同時觸發其后繼結點（若后繼結點是自動觸發，則調用其Start函數，若為手動觸發，則將其狀態修改為滿足條件等待開始）。

（2）終端組件類

終端組件類TermComponent 是BaseComponent類的派生類，它派生了StartComponent 和EndComponent兩個子類。TermComponent類采用自動開始的觸發方式，沒有任何的成員變量和成員函數。StartComponent類中有一個開始時間變量，用來記錄此組件（即整個工作流）的開始執行時間；EndComponent類中有一個結束時間變量，用來記錄此組件（即整個工作流）的完成時間。

（3）邏輯組件類

邏輯組件類LogicComponent是BaseComponent類的派生類，它派生了AndComponent、OrComponent和ParrelComponent三個子類。LogicComponent類及其子類的實例表示的是工作流中的邏輯關系，因此采用自動開始的觸發方式，沒有任何的成員變量和成員函數。

（4）操作組件類

操作組件類OperComponent是BaseComponent類的派生類，它派生了ChooseComponent和TaskComponent兩個子類。OperComponent類采用自動/手動開始的觸發方式。

3.4.2 工作流類

工作流類用來描述工作流在內存中的表現形式，與數據庫中的WorkFlow_Table相對應，它的每一個實例都對應著WorkFlow_Table中的一行。工作流類的結構圖和成員變量的定義如圖4所示。

圖4

工作流ID：工作流的唯一標識

工作流名稱：工作流名稱

創建時間：工作流的創建時間

創建用戶：工作流的創建用戶

描述：工作流的簡單描述

是否開始運行：工作流是否已經開始執行

組件結點數組：工作流里面包含的所有組

件結點組成的數組

4 工程項目管理系統功能模塊設計

功能模塊劃分見圖5

（1）前端頁面：前臺創建、修改、顯示工作流頁面利用圖形化交互界面，通過拖拽方式，實現創建工作流和修改與項目相關的工作流。通過填寫表單和提交表單，執行某個工作流。組管理頁面對組進行創建和刪除，并對組內的組成員用戶進行添加、刪除管理。

（2）后臺服務：組件及其業務邏輯模塊為后臺服務實現組件操作及其業務邏輯。工作流的調度與控制模塊為后臺服務實現工作流的調度與控制功能。工作流及其校驗模塊主要功能是當用戶提交一個工作流的時候，后臺服務對其進行校驗，判斷其正確性。

5 結語

在工程項目管理系統設計中通過引入工作流引擎技術，實現項目管理系統的具體業務與工作流相分離，系統運行時通過業務與工作流程分別獨立設計，然后通過調用的方式來啟動工作流，提高了管理效率及可用性。此外，在工程項目管理系統中使用工作流引擎，提高了系統的適應性、可維護性，能降低整個工程項目管理系統在生命周期內的運行、維護成本。

圖5

參考文獻：

［1］苗蒲,趙霽.針織企業管理信息系統的設計及其優化研究［J］.企業技術開發,2008,27（10）：12-14.

［2］韓雪菲.工作流驅動的第三方物流系統設計與實現［D］. 哈爾濱：哈爾濱工程大學,2012：14.

［3］ 趙文,袁崇義,張世琨,王立福.一種模型驅動的工作流過程定義途徑［J］. 計算機科學,2006,33（12）：10-15.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.085

作者簡介：韋瀛寰（1971-），男，工程師，研究方向：軟件項目管理、工作流。